應(yīng)用型本科院校工科專業(yè)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”創(chuàng)新型教學(xué)改革研究*

趙軍富 徐 揚(yáng) 胡 勇 王 猛

(內(nèi)蒙古科技大學(xué) 工程訓(xùn)練中心，內(nèi)蒙古 包頭 014010)

“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”是本科院校工科專業(yè)的計(jì)算機(jī)技術(shù)公共基礎(chǔ)課，通過(guò)C語(yǔ)言的學(xué)習(xí)可以培養(yǎng)非計(jì)算機(jī)專業(yè)本科生的計(jì)算思維能力，利用計(jì)算機(jī)來(lái)解決實(shí)際問(wèn)題的系統(tǒng)分析、設(shè)計(jì)和編程能力。然而大多數(shù)學(xué)生在學(xué)習(xí)C語(yǔ)言的過(guò)程中，仍然是“老師講，學(xué)生聽”的模式，不能很好地掌握C語(yǔ)言。學(xué)生被動(dòng)學(xué)習(xí)，為了考試而學(xué)習(xí)，很少有學(xué)生主動(dòng)地、創(chuàng)造性地去解決問(wèn)題。學(xué)生用C語(yǔ)言編程解決實(shí)際專業(yè)問(wèn)題的能力沒有得到重視。在新工科背景下培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的獨(dú)特思維方式，在后續(xù)的專業(yè)課程中再由專業(yè)課教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)一步應(yīng)用實(shí)踐，不僅能提高學(xué)生全面分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，養(yǎng)成良好的學(xué)習(xí)習(xí)慣和思維方式，也能在更大程度上激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造潛能。本文提出與專業(yè)背景相結(jié)合的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)案例教學(xué)模式[1]，以與專業(yè)知識(shí)相關(guān)的實(shí)際問(wèn)題為教學(xué)案例，引入解決該問(wèn)題用到的C語(yǔ)言知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)對(duì)知識(shí)點(diǎn)的深入學(xué)習(xí)，最后反過(guò)來(lái)再解決教學(xué)案例的問(wèn)題。這種模式可以有效地提高學(xué)生對(duì)所學(xué)知識(shí)與專業(yè)知識(shí)的銜接，自覺地在教學(xué)中建立起C 語(yǔ)言與專業(yè)應(yīng)用的關(guān)系橋梁，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用計(jì)算機(jī)解決問(wèn)題的獨(dú)特思維方式來(lái)解決專業(yè)中的實(shí)際問(wèn)題[2]，不僅能提高學(xué)生全面分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，也可實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用，激發(fā)學(xué)生對(duì)專業(yè)學(xué)習(xí)的興趣。培養(yǎng)具有實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力，適應(yīng)社會(huì)需求的應(yīng)用型人才。

一、工科專業(yè)對(duì)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革的思路

本科院校工科專業(yè)的學(xué)生在學(xué)習(xí)過(guò)程中，雖然掌握了各知識(shí)點(diǎn)的概念、基礎(chǔ)語(yǔ)法、語(yǔ)句結(jié)構(gòu)等，但在知識(shí)點(diǎn)的靈活應(yīng)用、算法設(shè)計(jì)、程序編寫、程序調(diào)試上存在缺乏解決實(shí)際問(wèn)題的科學(xué)思維、算法設(shè)計(jì)和編程實(shí)現(xiàn)等能力問(wèn)題。因此，本文針對(duì)本科院校工科專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的目標(biāo)，結(jié)合教師存在教學(xué)理念陳舊，教學(xué)方法簡(jiǎn)單，過(guò)分注重知識(shí)的傳授，忽略了對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力、創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，提出對(duì)本科院校工科專業(yè)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)進(jìn)行創(chuàng)新型改革。

第一，采用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”的創(chuàng)新教學(xué)模式，通過(guò)教學(xué)項(xiàng)目引入知識(shí)點(diǎn)，詳解知識(shí)點(diǎn)后，再用所學(xué)知識(shí)解決教學(xué)項(xiàng)目提出的問(wèn)題。

第二，在教學(xué)設(shè)計(jì)上，對(duì)課程知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行單元化設(shè)計(jì)，以單元知識(shí)點(diǎn)為中心，根據(jù)各專業(yè)工程教育認(rèn)證指標(biāo)點(diǎn)，設(shè)計(jì)與專業(yè)背景相融合的教學(xué)項(xiàng)目[3]，將知識(shí)點(diǎn)引入、講解、并用相關(guān)的知識(shí)應(yīng)用解決專業(yè)實(shí)際問(wèn)題。

第三，在教學(xué)內(nèi)容上，為每個(gè)單元知識(shí)點(diǎn)創(chuàng)建多樣化的教學(xué)資源包括教學(xué)項(xiàng)目、PPT課件、微視頻(帶有二維碼)、隨堂單元知識(shí)測(cè)試題。

第四，在考核方式上，應(yīng)注重過(guò)程考核，將對(duì)學(xué)生出勤、平時(shí)作業(yè)、項(xiàng)目考核、期末考試等進(jìn)行多元化考核。

二、工程教育專業(yè)認(rèn)證在“C 語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”教學(xué)改革實(shí)施

(一)教學(xué)模式

在實(shí)際教學(xué)中運(yùn)用“項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)式”的教學(xué)方法，通過(guò)事先設(shè)計(jì)好的教學(xué)項(xiàng)目，以案例的形式引出知識(shí)點(diǎn)，為解決教學(xué)項(xiàng)目中的問(wèn)題，需要學(xué)習(xí)相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)。首先，進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的精講，通過(guò)經(jīng)典的例題讓學(xué)生掌握知識(shí)點(diǎn)的關(guān)鍵內(nèi)容。其次，讓學(xué)生做相應(yīng)的練習(xí)鞏固熟練知識(shí)點(diǎn)。最后，將所學(xué)的知識(shí)點(diǎn)用來(lái)解決剛才教學(xué)項(xiàng)目中的問(wèn)題以提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，充分培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的邏輯思維能力、分析判斷能力和學(xué)以致用的能力。

(二)教學(xué)設(shè)計(jì)

對(duì)“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程按照章節(jié)進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)劃分，主要包括分支結(jié)構(gòu)、循環(huán)結(jié)構(gòu)、數(shù)組、函數(shù)、指針、結(jié)構(gòu)體、文件等 7大模塊。[4]首先，對(duì)每一模塊進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)單元化[5]，分出若干個(gè)知識(shí)點(diǎn)。然后，進(jìn)行專業(yè)調(diào)研來(lái)尋找專業(yè)中需要用編程來(lái)解決的問(wèn)題，將專業(yè)課程中的問(wèn)題與C語(yǔ)言中的某一個(gè)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行融合凝練出科學(xué)、合理、具有創(chuàng)新的教學(xué)項(xiàng)目，教學(xué)設(shè)計(jì)方案如圖1所示：

圖1 教學(xué)設(shè)計(jì)方案

(三)教學(xué)內(nèi)容

在圖1中，教學(xué)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)將課程單元知識(shí)點(diǎn)與專業(yè)問(wèn)題融合后產(chǎn)生教學(xué)項(xiàng)目，下面以循環(huán)結(jié)構(gòu)單元知識(shí)點(diǎn)為例設(shè)計(jì)教學(xué)項(xiàng)目，給出教學(xué)內(nèi)容及教學(xué)過(guò)程。

教學(xué)項(xiàng)目(愛因斯坦出了一道數(shù)學(xué)題)：有一條不超過(guò)200階的長(zhǎng)階梯，若每步跨2階，則最后剩1階，若每步跨3 階，則最后剩2階，若每步跨5階，則最后剩4階，若每步跨6階則最后剩5階。只有每次跨7階，最后才正好一階不剩。請(qǐng)問(wèn)這條階梯共有多少階？

第一步：?jiǎn)栴}分析與算法設(shè)計(jì)。根據(jù)題意，可知臺(tái)階數(shù)位為區(qū)間[7,200]中的1個(gè)數(shù)。假設(shè)階梯數(shù)為n，則階梯數(shù)應(yīng)該滿足下面一組同余式：

n % 2≡1

n % 3≡2

n % 5≡4

n % 6≡5

n % 7≡0

第二步：相關(guān)知識(shí)點(diǎn)引入。本項(xiàng)目通過(guò)循環(huán)語(yǔ)句可以對(duì)區(qū)間[7,200]中的每個(gè)整數(shù)進(jìn)行判斷，使用for語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。引入for語(yǔ)句，并進(jìn)行詳細(xì)講解，for語(yǔ)句一般格式：

for ( 表達(dá)式1；表達(dá)式2；表達(dá)式3 )

循環(huán)體;

第三步：編程實(shí)現(xiàn)。

/*程序說(shuō)明與注釋

#include

main( )

{

int n=1;/*n為所設(shè)的階梯數(shù)*/

for(n=7;n<=200;n++)

{

if( (n%2==1)&&(n%3==2)&&(n%5==4)&&(n%6==5)&&(n%7==0) )

printf(“階梯數(shù)number=%d ”,n);

}

}

程序運(yùn)行結(jié)果

階梯數(shù)number =119

(四)考核方式

多數(shù)高校使用傳統(tǒng)的考核標(biāo)準(zhǔn)，“C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)”課程以“平時(shí)成績(jī)+ 期末考試成績(jī)”的方式進(jìn)行考核[5]，比例為 2：8(或3：7)。由于期末考試成績(jī)的占比較大，大多學(xué)生是在考前突擊學(xué)習(xí)，通過(guò)死記硬背知識(shí)點(diǎn)和做題的方式來(lái)應(yīng)付考試，即使學(xué)生取得了很高的成績(jī)，但是用C語(yǔ)言來(lái)編寫程序解決專業(yè)問(wèn)題的能力不足，不能把C語(yǔ)言所學(xué)知識(shí)與專業(yè)相結(jié)合，這是應(yīng)用型本科工科專業(yè)同學(xué)的一大弊病。因此，要注重過(guò)程考核，對(duì)每個(gè)知識(shí)點(diǎn)新增一個(gè)與專業(yè)相結(jié)合的考核項(xiàng)目，批改、打分計(jì)入總成績(jī)?？梢砸钥记?10%)、考核項(xiàng)目5個(gè)(50%，每個(gè)占10%)、期末測(cè)試(40%)的模式進(jìn)行考核，提升學(xué)生用C語(yǔ)言知識(shí)解決專業(yè)問(wèn)題的能力，培養(yǎng)工科學(xué)生的創(chuàng)新能力。

三、結(jié)論

應(yīng)用型本科院校培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問(wèn)題的能力及創(chuàng)新能力至關(guān)重要，工科專業(yè)的學(xué)生利用C語(yǔ)言編程來(lái)解決一些專業(yè)實(shí)際問(wèn)題是必備的能力。本文通過(guò)對(duì)C語(yǔ)言從教學(xué)模式、教學(xué)設(shè)計(jì)、教學(xué)內(nèi)容、考核方式上進(jìn)行創(chuàng)新型改革。將C語(yǔ)言課程進(jìn)行知識(shí)點(diǎn)的單元化，將單元知識(shí)點(diǎn)與專業(yè)問(wèn)題進(jìn)行融合，凝練教學(xué)項(xiàng)目，在教學(xué)過(guò)程中先通過(guò)教學(xué)項(xiàng)目需要解決的問(wèn)題將相關(guān)知識(shí)點(diǎn)引出，詳細(xì)精講知識(shí)點(diǎn)，掌握知識(shí)點(diǎn)后反過(guò)來(lái)用所學(xué)知識(shí)來(lái)解決教學(xué)項(xiàng)目中的專業(yè)問(wèn)題。提高學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際、解決實(shí)際問(wèn)題的綜合能力，將教學(xué)從單一的“結(jié)構(gòu)化編程” 轉(zhuǎn)變?yōu)椤敖Y(jié)構(gòu)化和面向?qū)ο蟆?，激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)和探索的激情，提高教學(xué)質(zhì)量。